Как использовать BMS в аккумуляторах для дронов?

«Умный менеджер» дронов: стратегии сопряжения плат BMS и основные приложения

В мире дроновБатареяПлата системы управления (BMS) играет решающую роль. Как правильно подключить и подключить плату BMS к вашему дрону? В этой статье будет представлен углубленный анализ.

I. Что такое плата BMS? Почему это незаменимо?

Проще говоря, плата BMS — это монтажная плата, встроенная в интеллектуальныйбатарея. Он контролирует и управляет «здоровьем» литиевых аккумуляторов (обычно LiPo-аккумуляторов).

Мониторинг: отслеживание в реальном времени напряжения отдельных элементов, общих токов заряда/разряда аккумулятора и температур.

Управление: Обеспечивает постоянное напряжение элементов в аккумуляторе с помощью функции балансировки, предотвращая эффект «самого слабого звена».

Защита: Обеспечивает защиту от перезаряда, чрезмерного разряда, перегрузки по току, короткого замыкания и перегрева — спасательный круг, предотвращающий возгорание, взрыв или необратимое повреждение аккумулятора.

Сигнализация: связь с диспетчерами полета и наземными станциями через такие интерфейсы, как CAN, SMBus или I2C, для передачи важных данных, таких как оставшаяся емкость и состояние работоспособности.

Без BMS аккумулятор вашего дрона похож на домашнюю электрическую цепь без предохранителей и счетчиков — опасную и неконтролируемую.

II. Как выбрать плату BMS для вашего дрона?

Выбор платы BMS требует адаптации ее к конкретным потребностям вашего дрона. Рассмотрим эти четыре ключевых аспекта:

1. На основе архитектуры аккумуляторной батареи: количество S и количество P.

S Count: Относится к количеству ячеек, соединенных последовательно в аккумуляторном блоке, непосредственно определяя общее напряжение.

Количество параллельных ячеек (P): относится к количеству ячеек, соединенных параллельно, влияющих на общую емкость батареи и ее разрядную способность. BMS должна выдерживать более высокий постоянный ток разряда, возникающий в результате параллельного соединения.

Стратегия соответствия: при выборе BMS он должен идеально соответствовать количеству S батареи. Выберите BMS с соответствующим номинальным током на основе максимального тока, рассчитанного по счетчику P.

2. В зависимости от требований к току: непрерывный разряд в сравнении с пиковым током.

Рассчитайте ток, необходимый вашему дрону при максимальной нагрузке.

Стратегия соответствия: выбранная BMS должна иметь номинальные значения непрерывного разряда и пикового тока, превышающие расчетные максимальные требования к дрону, с запасом безопасности 20–30 %. Использование BMS, рассчитанного только на 30 А, на дроне, которому требуется ток 60 А, сработает защита из-за перегрузки, что приведет к неожиданному отключению и сбою.

3. На основе функциональных требований: балансировка и протоколы связи.

Функция балансировки: для высокопроизводительных дронов пассивная балансировка является стандартной в BMS, что продлевает срок службы аккумуляторной батареи.

Протокол связи: это язык, посредством которого BMS «общается» с диспетчером полета.

SMBus/I2C: распространен в дронах потребительского класса и имеет простой протокол.

CAN-шина: предпочтительна для промышленных и коммерческих дронов, поскольку обеспечивает высокую помехоустойчивость, большие расстояния передачи и исключительную надежность.

Стратегия соответствия: убедитесь, что протокол связи BMS совместим с вашей системой управления полетом. Большинство контроллеров полета с открытым исходным кодом поддерживают шину CAN, что делает ее наиболее рекомендуемым выбором.

4. Соображения по размеру и весу: планировка пространства

Дроны чрезвычайно чувствительны к ограничениям по весу и пространству.

Стратегия соответствия: отдавайте приоритет высокоинтегрированным, компактным и легким решениям BMS. Его следует правильно расположить внутри аккумуляторного блока, чтобы избежать сжатия элементов или увеличения веса.

III. Практические сценарии использования плат BMS в приложениях для дронов

1. Потребительские дроны для аэрофотосъемки:

Сопряжение: обычно используются высокоинтегрированные инкапсулированные интеллектуальные батареи. Внутренняя BMS часто представляет собой 4S или 6S, обладающую комплексными функциями защиты и точным расчетом мощности, обменивающаяся данными с полетным контроллером через специальные протоколы.

Приложение: пользователи могут просматривать уровни заряда двойной батареи с точностью до процента в режиме реального времени с помощью приложения или пульта дистанционного управления, наслаждаясь безопасным управлением зарядкой и разрядкой.

2. Промышленные дроны (обследование, инспекция, защита растений):

Конфигурация: из-за увеличенной продолжительности миссий и большой полезной нагрузки в этих дронах обычно используются аккумуляторные батареи большой емкости с высокой скоростью разряда. BMS должна быть промышленного класса, поддерживать связь по шине CAN, иметь надежные возможности балансировки и широкий диапазон рабочих температур.

Приложения:

Точное прогнозирование оставшегося времени полета. Во время проверок, продолжающихся несколько часов, диспетчер полета использует данные BMS, полученные от наземной станции, для точного прогнозирования оставшейся дальности полета, обеспечивая безопасное возвращение на базу.

Диагностика состояния батареи: данные, зарегистрированные в системе BMS, позволяют анализировать деградацию батареи, облегчая профилактическое обслуживание для замены батарей до того, как их производительность снизится до опасного уровня.

Управление батареями дронов для защиты растений. Для непрерывных высокоинтенсивных операций балансировка BMS имеет решающее значение для максимального использования каждого элемента, продления срока службы всего аккумуляторного блока и снижения эксплуатационных расходов.

3. Гоночные дроны:

Сопряжение: гоночные дроны имеют экстремальное соотношение мощности к весу, обычно используя высокоскоростные батареи 4S или 6S. При выборе BMS приоритет отдается сверхнизкому внутреннему сопротивлению и исключительной пропускной способности, иногда жертвуя некоторыми защитными функциями ради снижения веса.

Применение: Основная задача BMS — обеспечить бесперебойную выходную мощность, сохраняя при этом баланс ячеек во время агрессивных маневров, гарантируя, что мощность не ухудшится во время гонок, продолжающихся всего несколько минут.

IV. Резюме и рекомендации

Выбор BMS для вашего дрона — это технический баланс между производительностью, безопасностью, долговечностью и стоимостью.

Подход для начинающих: выберите BMS, соответствующий S-рейтингу вашей батареи, с достаточным запасом по току и базовыми функциями защиты/балансировки.

Профессиональное применение: отдайте предпочтение надежности, выбрав BMS промышленного класса с передачей данных по шине CAN. Используйте полученные данные для оптимизации эксплуатации и технического обслуживания автопарка.

В итоге

Несмотря на компактность, плата BMS служит интеллектуальным ядром энергосистемы дрона. Правильное сопряжение и использование не только повышает безопасность полета, но также продлевает срок службы и эффективность вашего дрона. Планируя следующее решение по питанию дронов, уделите этому «умному управлению сердцем» то внимание, которого он заслуживает.